如何将 NanoPi 的 GPIO 设置为硬件级别的输出？

How can I set a NanoPi's GPIO as output on hardware level?

本文关键字：硬件 输出 设置 NanoPi GPIO      更新时间：2023-10-16

我正试图通过使用mmap将PIO函数寄存器映射到虚拟内存中并设置单个位，将NanoPi Neo上的引脚G11设置为C++中的输出。

根据Allwinner H3数据表，指定了以下硬件地址：

PIO基本地址：0x01C20800(第316页)

PG配置寄存器1偏移：0xDC(第338页)

PG11位：14:12

类似于Raspberry Pi的功能寄存器，Pin至少知道两种状态：

000: input
001: output

因此，在我的脚本中，我试图设置PG配置寄存器1的第12位。这是我的C++代码：

struct peripheral {
unsigned long addr_hardware;
int map_size;
int mem_fd;
void *mem_map;
volatile unsigned long *addr_virtual;

int map() {
if ((mem_fd = open("/dev/mem", O_RDWR | O_SYNC)) < 0) return -1;
// map addr_hardware=0x01C20000 into /dev/mem
if ((mem_map = mmap(0, map_size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, mem_fd, addr_hardware)) == MAP_FAILED) return -1;
// store virtual address with offset of 0x800, which was rounded down before
addr_virtual = (volatile unsigned long *) mem_map + 0x800;
return 0;
};
void unmap() {
munmap(mem_map, map_size);
close(mem_fd);
};
};
int main() {
// initialize peripheral at rounded down PIO base address
peripheral gpio {0x01C20000, 4096 * 10};
// map PIOs into virtual memory
if (gpio.map() == -1) return -1;
// output current value of PG Configure Register 1
cout << bitset<32>(*(gpio.addr_virtual + 0xDC)) << endl;
// set 12th bit
*(gpio.addr_virtual + 0xDC) |= (1 << 12);
// output value of register after setting the 12th bit
cout << bitset<32>(*(gpio.addr_virtual + 0xDC)) << endl;
gpio.unmap();
return 0;
}

不幸的是，我的代码不起作用。当我再次运行脚本时，PIO配置寄存器的内容已更改为以前的状态。当我将引脚G11配置为输出时(通过WiringNP)，显示的值不会改变。我正在用LED检查我的代码的正确功能(当状态从IN变为OUT时，它应该会打开，因为它被设置为HIGH)。

当我更改map_size时，我得到以下结果(添加空格以提高可读性)：

> gpio {0x01C20000, 4096 * 2}
< 00000000 00000000 00000000 00000000
< 00000000 00000000 00010000 00000000
> gpio {0x01C20000, 4096 * 10}
< 00000000 00000000 00000000 00110011
< 00000000 00000000 00000000 00110011

我期待以下结果：

> gpio {0x01C20000, 4096 * 10}
< 00000000 00000000 00000000 00110011
< 00000000 00000000 00010000 00110011

为了解决我的问题，我不得不通过以下方式更改用于访问PIO硬件的虚拟地址：

addr_virtual = (volatile unsigned long *) mem_map + (0x800 >> 2);

等于缩写语句：

addr_virtual = (volatile unsigned long *) mem_map + 0x200;

但是由于PIO硬件地址是0x01C20000 + 0x800。我还使用了一个4096 * 10字节大小的映射。

我正在使用这些宏进行I/O操作：

#define GPIO_IN(g) *(gpio.addr_virtual + (((((g) / 32) * 36) + ((((g) - ((g) & ~31)) / 8) * 4)) >> 2)) &= ~(7 << ((((g) - (((g) / 32) * 32)) - ((((g) - (((g) / 32) * 32)) / 8) * 8)) * 4))
#define GPIO_OUT(g) GPIO_IN(g); *(gpio.addr_virtual + (((((g) / 32) * 36) + ((((g) - ((g) & ~31)) / 8) * 4)) >> 2)) |= 1 << ((((g) - (((g) / 32) * 32)) - ((((g) - (((g) / 32) * 32)) / 8) * 8)) * 4)
#define GPIO_SET(g) *(gpio.addr_virtual + (((((g) / 32) * 36) + 0x10) >> 2)) |= 1 << ((g) - (((g) / 32) * 32))
#define GPIO_CLR(g) *(gpio.addr_virtual + (((((g) / 32) * 36) + 0x10) >> 2)) &= ~(1 << ((g) - (((g) / 32) * 32)))

如果在设备树中定义了pio，内核将控制并覆盖相关寄存器。例如，如果它想通过这些寄存器驱动闪烁的led或其他io。

相关文章：